1.4. Tình hình nghiên cứu, cải tạo môi trường đất sau khai thác khoáng sản trên Thế giới và ở Việt Nam
1.4.2. Tình hình nghiên cứu, cải tạo môi trường đất sau khai thác khoáng sản ở Việt
1.4.2.1. Khái quát chung
Việt Nam có nguồn tài nguyên khoáng sản phong phú và đa dạng. Cho đến nay, chúng ta đã xác định được hơn 5.000 điểm quặng với trên 60 loại khoáng sản có ích với quy mô trữ lượng khác nhau. Tiềm năng phát triển của ngành khai thác khoáng sản kim loại của Việt Nam là rất to lớn, mở ra nhiều cơ hội phát triển cho các ngành công nghiệp có liên quan cũng như tạo công ăn việc làm cho một lực lượng lao động đáng kể ở các vùng có các hoạt động khai thác khoáng sản mà phần lớn nằm ở vùng nông thôn, miền núi, vùng sâu vùng xa.
Tuy nhiên, đi đôi với sự phát triển của ngành công nghiệp khai thác và chế biến khoáng sản, những thách thức về vấn đề môi trường cũng trở nên nghiêm trọng và cấp bách hơn. Cùng với sự phát triển của ngành khai thác khoáng sản là sự gia tăng tất yếu của các tác động môi trường trong đó có vấn đề nổi cộm là làm hoang hóa và thoái hóa một diện tích lớn đất dân cư, đất nông nghiệp, đất lâm nghiệp và đất hữu ích nói chung (Lưu Thế Anh, 2007).
Để phục hồi đất sau khai khoáng, đã có khá nhiều chương trình dự án và đề tài nghiên cứu được tiến hành ở các vùng khai thác mỏ khác nhau, nhằm nhanh chóng đưa quỹ đất này quay trở lại phục vụ cho canh tác nông lâm nghiệp.
Có thể tổng hợp các giải pháp chủ yếu sau:
- Giải pháp nhanh chóng hoàn thổ đối với các mỏ khoáng sản lộ thiên. Có thể hoàn thổ từng phần diện tích khi đã khai thác xong hoặc hoàn thiện toàn bộ khi kết thúc mỏ. Trong các mỏ khai thác không lộ thiên thì chủ yếu cần cải tạo phục hồi môi trường bao gồm: hệ thống các đường lò bằng, các giếng nghiêng, các giếng đứng, mặt bằng cửa lò...(Đào Văn Chi, Đặng Phương Thảo, 2016).
- Giải pháp nhanh chóng phục hồi độ phì đất bằng trồng các loại cây theo tiêu chí: dễ thích nghi với đất có độ phì thấp, đất bị ô nhiễm đồng thời phải sinh trưởng phát triển nhanh đêm lại sinh khối lớn trả lại cho đất (Nguyễn Thế Đặng và cs., 2019).
- Giải pháp xử lý đất bị ô nhiễm, nhất là ô nhiễm kim loại nặng, chủ yếu sử dụng thực vật (Đặng Văn Minh và cs., 2011).
1.4.2.2. Tình hình nghiên cứu, cải tạo môi trường đất sau khai thác khoáng sản bằng thực vật
a, Cải tạo ô nhiễm kim loại nặng bằng thực vật
Nhóm giải pháp cải tạo phục hồi môi trường đất sau khai thác khoáng sản vừa có hiệu quả vừa giảm chi phí là sử dụng thực vật. Trong đất sau khai khoáng, ô nhiễm kim loại nặng đã và đang là yếu tố nổi bật do tính độc hại, tồn dư lâu dài và phổ biến. Vì vậy có khá nhiều đề tài nghiên cứu về sử dụng thực vật trong cải tạo đất bị ô nhiễm kim loại nặng.
Ở Việt Nam khoảng hơn một thập kỷ trở lại đây các nhà khoa học đã chú trọng tìm hiểu và nghiên cứu về ô nhiễm kim loại nặng cũng như những ảnh hưởng của chúng đến hệ sinh thái (Lê Đức, 2009; Hồ Thị Lam Trà và cs., 2005; Đặng Thị An và cs., 2008, Đặng Đình Kim và cs., 2011). Nhiều công trình nghiên cứu tập trung vào đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại ở các sông tiếp nhận trực tiếp hoặc chịu ảnh hưởng bởi các chất thải từ các nhà máy, xí nghiệp hay từ các khu công nghiệp và những ảnh hưởng của chúng đối với hệ cây trồng. Một số tác giả đã đề cập đến khả năng sử dụng các loài thực vật để xử lý ô nhiễm kim loại trong môi trường đất và nước.
Kết quả nghiên cứu trong nhiều năm cho thấy ở Việt Nam vấn đề ô nhiễm kim loại nặng đã và đang xảy ra, nguy cơ con người phải đối mặt với loại ô nhiễm
này đã rõ và một số loài thực vật đóng vai trò tích cực trong xử lý đã được biết đến ở trong nhiều công trình nghiên cứu (Bảng 1.6).
Bảng 1.6. Các loài thực vật có khả năng xử lý kim loại nặng ở Việt Nam
TT Tên khoa học Tên Việt Họ Kim loại
1 Ageratum conyzoides L. Cứt lợn Asteraceae Pb(H)
2 Altermantherasessilis (L.)A.DC Rau dệu Amaranthaceae Pb(H), Cd(H) 3 Amaranthus lividus L. Dền cơm Amaranthaceae Pb(H), Cd(H) 4 Bacopa monnier.i (L) Wettst Rau đắng biển Scrophulariaceae Pb(A), Cd(H)
5 Brassica juncea (L.) Czern Cải xanh Brassicaceae Pb(H), Pb(P), Cd(H), Cd(A), Zn(H) 6 Crotalaria juncea Sục sạc bồ Papilionoideae Cd(H), Cd(T) 7 Eichhomia crassipes (Maret)
Solms Lục bình Pontederiaceae Pb(H), Cd(H), Zn(A)
8 Eleusine indica (L.) Gaerln. Cỏ mần trầu Poaceae Pb(H)
9 Hydrilla verticillata (L.f) Royle Rong đuôi chồn Hydrocharitaceae Pb(H), Cd(H)
10 Lemna minor Bèo cám nhỏ Lemnaceae Pb(H), Cd(H), Zn(A) 11 Paspalum notatum Fluegge Cỏ Bahia Poaceae Pb(H), Pb(T), Cd(H),
Cd(T) 12 Phragmites autralis (Cav.) Trin.
Ex. Stued. Sậy Poaceae
13 Pistia stratiotes. L Bèo cái Pistieace Cd(T) 14 Pityrogamma calomelanos (L.)
Link Ráng chò chanh Adiantaceae As(H), As(T)
15 Solanum nigrum L. Lu lu đực Solanaceae Pb(H), Cd(H)
16 Spirodela polyrhiza (L) Bèo đánh trống Lemnaceae Pb(H), Cd(H), Zn(A) Ghi chú: (H)- Siêu tích tụ, (A)- Tích tụ, (T)- Chống chịu
(Nguồn: Đặng Đình Kim và cs., 2011) Nguyễn Thế Đặng (2013), trong đề tài cấp Bộ về thu thập, đánh giá và tuyển chọn cây cải tạo đất bị ô nhiễm kim loại nặng tại một số khu vực miền núi, đã điều tra và thu thập 32 loại cây để phân tích khảo sát. Cuối cùng đã chọn được 10 loại
cây có triển vọng trong thu hút kim loại nặng, đó là: Keo lá chàm, keo tai tượng, cỏ lau, cỏ vetiver, dương xỉ, ngải dại, mua, cỏ mần trầu, đơn buốt và thơm ổi.
Đặng Đình Kim, Chủ tịch Hội đồng khoa học Viện Công nghệ môi trường, chủ nhiệm đề tài “Nghiên cứu sử dụng thực vật để cải tạo đất bị ô nhiễm kim loại nặng tại các vùng khai thác khoáng sản" cho biết từ năm 2007 đã thu thập 157 loài thực vật trên các bãi thải quặng và các vùng phụ cận tại một số mỏ quặng ở Thái Nguyên và đã chọn lọc được 33 loài cây. Kết quả phân tích cho thấy, có 2 loài thuộc họ dương xỉ (Pteris vittata và Pityrogramma calomelanos) và cỏ mần trầu (Eleusine indica) có khả năng tích lũy kim loại nặng, hàm lượng asen lên đến 5.876 ppm và trong rễ là 2.642 ppm. Nghiên cứu cho thấy cỏ vetiver cũng có khả năng chống chịu vùng ô nhiễm chì rất cao (Đặng Đình Kim, 2010).
Trần Thị Phả (2014), nghiên cứu khả năng hấp thụ một số kim loại nặng (As, Pb, Cd, Zn) trong đất của cây sậy (Phragmites australis) và ứng dụng xử lý đất bị ô nhiễm kim loại nặng sau khai thác khoáng sản tại tỉnh Thái Nguyên. Nghiên cứu cho thấy khả năng hấp thụ kim loại nặng của cây sậy dưới tác động của một số yếu tố môi trường như pH và nồng độ các kim loại nặng trong đất tại Việt Nam.
Trong số 15 loài thực vật thu thập quanh khu mỏ chì kẽm Chợ Đồn, Pteris vittata L. là loài siêu tích lũy As với hàm lượng As trong thân - lá > 1000 mg/kg-DW.
Đây là loài thực vật phù hợp nhất để xử lý As trong đất khu vực nghiên cứu. Biden spilosa L. và Eleusine indica (L.) Gaertn. cũng là những loài có tiềm năng tương đối tốt. Kết quả thu được cho thấy sự cần thiết phải tiến hành các nghiên cứu ở quy mô thí nghiệm và pilot nhằm kiểm chứng khả năng sử dụng các loài thực vật này để xử lý As trong đất tại khu vực nghiên cứu (Nguyễn Thị Hoàng Hà và cs., 2016).
Nguyễn Thị Hoàng Hà và cộng sự (2016) trong nghiên cứu đánh giá khả năng xử lý As trong đất của một số loài thực vật bản địa mọc xung quanh khu mỏ chì kẽm Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn đã nhận thấy: Trong số 15 loài thực vật thu thập quanh khu mỏ, Pteris vittata L. là loài siêu tích lũy As với hàm lượng As trong thân - lá > 1.000 mg/kg-DW. Đây là loài thực vật phù hợp nhất để xử lý As trong đất khu vực nghiên cứu.
Phạm Thị Mỹ Phương (2018) kết luận trong nghiên cứu của mình về cây cỏ mần trầu và lu lu đực cho thấy hai loại cây này có khả năng xử lý tốt ô nhiễm kim loại nặng trong đất trồng rau ở Thái Nguyên.
b, Cải tạo độ phì đất sau khai thác khoáng sản bằng thực vật
Sử dụng thực vật để trồng trên đất vừa hoàn thổ sau khai khoáng đã và đang được chú trọng trong phục hồi độ phì đất.
Trong nghiên cứu sử dụng thực vật để cải tạo đất sau khai khoáng, đã thử nghiệm và lựa chọn một số cây phân xanh họ đậu để cải tạo và phục hồi đất nghèo kiệt, đất có độ phì thấp trên đất sau khai khoáng mới hoàn thổ: Trên đất ô nhiễm nhẹ và nghèo dinh dưỡng, với thí nghiệm trồng cây cải tạo đất đã xác định được các loài: Muồng lá nhọn, đậu ren, cốt khí và trinh nữ không gai là những cây cải tạo đất tốt trong số 7 loài được trồng (Đặng Văn Minh và cs., 2011).
Tác giả Trần Miên (2018), Ban môi trường, Tập đoàn Than khoáng sản Việt Nam (TKV) bắt đầu trồng cỏ vetiver từ tháng 10/2007 tại các bãi có nguy cơ sạt lở cao như Cọc Sáu - Hồng Thái, Nam Đèo Nai, Hà Tu và Núi Béo. Năm 2009, TKV đẩy nhanh trồng mới 50 ha, tại các bãi thải mới như Đông Tụ Bắc, Đông Cao Sơn, Đông Bắc Khe Rè, bãi thải Bắc, Nam Cao Sơn và Khe Chàm III; cho thấy: Do đất bãi thải nghèo chất dinh dưỡng, chỉ cần bộ rễ cỏ vetiver đạt độ dài hai đến bốn mét như hiện nay thì việc sạt lở bãi thải sẽ cơ bản được khống chế. Thời gian ngắn tới đây, màu xanh sẽ lại về trên các bãi thải, vốn là những khu “đất chết” của vùng mỏ trước đây. Hiện nay, cỏ Vetiver đã được áp dụng rộng rãi ở các bãi thải của tập đoàn.
Tính đến hết năm 2018, TKV đã cải tạo, phục hồi được trên 1.000 ha bãi thải mỏ. Điển hình là các bãi thải: Chính Bắc Núi Béo, Nam Khe Tam, Đông Khe Sim, Mông Gioăng, Khe Dè và đỉnh Đông Cao Sơn. TKV dự tính Tết trồng cây xuân Kỷ Hợi 2019 và kế hoạch trồng rừng giai đoạn 2018 - 2020, phủ xanh trên 200 ha bãi thải cũ. Không chỉ vậy, TKV còn yêu cầu các đơn vị trực thuộc thực hiện việc đổ thải đất đá theo đúng các quy hoạch, thiết kế và tuân thủ quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về an toàn trong khai thác mỏ (Tập đoàn Than khoáng sản Việt Nam, 2018).
Trong nhiều năm qua, Công ty TNHH Khai thác Chế biến khoáng sản Núi Pháo không chỉ quan tâm đến hoạt động sản xuất, kinh doanh, chú trọng đầu tư công nghệ, trang thiết bị máy móc tiên tiến, hiện đại, nỗ lực trở thành một trong
những nhà cung cấp Vonfram hàng đầu thế giới, mà Công ty còn đặc biệt quan tâm đến công tác cải tạo, phục hồi, bảo vệ môi trường. Chỉ tính riêng năm 2018, Nuiphao Mining đã thực hiện 9 đợt ký quỹ cải tạo, phục hồi môi trường với Quỹ Bảo vệ môi trường Việt Nam và của tỉnh Thái Nguyên với tổng số tiền hơn 35 tỷ đồng (Nuiphao Mining, 2019).
Viện Độc lập về các lĩnh vực môi trường Cộng hòa Liên bang Đức (UFU) (2018), trong triển khai dự án trồng cây năng lượng tại mỏ Núi Pháo (Thái Nguyên) với mục tiêu tìm ra loại cây phù hợp để cải tạo đất, phủ xanh chống xói mòn, phục vụ quá trình cải tạo, phục hồi môi trường và đóng cửa mỏ của NuiPhao Mining;
nghiên cứu phát triển nguồn năng lượng sinh học nhằm giảm thiểu phát thải khí nhà kính và chống biến đổi khí hậu, bước đầu cho kết quả tốt. Sau 3 năm, cho thấy cây keo lai và cỏ VAO6 sinh trưởng, phát triển tốt, không sâu bệnh, ít công chăm sóc, tạo độ phì cho đất, sản lượng đạt cao (cây keo lai đã cao tầm 7 - 8 m, đường kính 10 - 12 cm, dự ước thu khoảng 30 m3 gỗ/ha/năm; cỏ VAO6 đạt từ 156 - 230 tấn/ha/năm; cây sắn cũng sinh trưởng, phát triển tốt, ít công chăm sóc, sản lượng ước đạt hơn 42 tấn/ha/năm, tương đối phù hợp đất mỏ.
Lê Thị Nguyên (2013), trong đề tài Nghiên cứu sử dụng một số loài thực vật để cải tạo, phục hồi bãi thải sau khai thác than (Thí điểm tại bãi thải Chính Bắc - Công ty Cổ phần than Núi Béo - Vinacomin), đã cho kết luận: Những loài cây có khả năng đáp ứng điều kiện của bãi thải như hạn chế sự xói mòn, đất nghèo dinh dưỡng, khô hạn như: Chít, Le, Vetiver, Xoan, Keo lá Tràm, Keo tai tượng, Ba bét Nam Bộ và Thông hai lá. Khả năng thích ứng và cho kết quả cao là: Chít, Le, Keo lá tràm và Keo tai tượng.
Như vậy kỹ thuật xử lý môi trường bằng thực vật là một phương pháp thích hợp và hấp dẫn được đề cập trong những năm gần đây. Hơn 30 năm qua, các nhà khoa học đã có nhiều nghiên cứu đóng góp quan trọng về khả năng đặc biệt của thực vật trong xử lý môi trường sau khai thác mỏ. Tuy nhiên, nghiên cứu về lĩnh vực này vẫn luôn cần thiết và phải được hưởng ứng để bảo tồn nguồn tài nguyên di truyền tự nhiên to lớn, quý giá ở các môi trường bị ô nhiễm thoái hóa của đất sau khai thác khoáng sản khác nhau ở Việt Nam.